KR20070019789A - 비틀림 힌지 스캐닝 시스템 및 회전 이동 안정화 방법 - Google Patents

Abstract

비틀림 힌지 장치의 피드백 시스템을 안정화하고 지터를 제거하기 위한 장치 및 방법에 제공된다. 빔(16)으로부터의 광원은 감광 매체(20)상의 회전식 미러(10)의 반사 면으로 전달된다. 센서(22a 및 22b)는 구동 메커니즘(12)을 제어하는 모니터 및 제어 회로(26)에 이동 감지 신호들을 제공한다. 안정화는 발진 장치(10)에 비대칭성을 제공함으로써 또는 그 장치에 인가되는 구동 토크에 의해 달성되어, 회전 이동에 더하여 약간의 측방향 이동이 도입된다.

미러, 폐루프, 감광 매체, 광원, 발진, 피드백

Description

비틀림 힌지 스캐닝 시스템 및 회전 이동 안정화 방법{STABILIZATION OF MEMS MIRRORS IN CLOSED LOOP OPERATION}

본 발명은 일반적으로 스캐닝 장치에 관한 것이며, 또한 프린팅 및 디스플레이 장치에 이용되는 스위핑 광선(sweeping light beam)의 속도 프로파일 등의, 스캐닝 장치의 속도 프로파일을 안정화시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

비틀림 힌지 또는 검류계 유형의 미러들(torsional hinged or galvanometer type mirrors)은 시각 디스플레이 및 고속 프린터에 이용되기 적합한 스위핑 광선을 발생시키는 회전식 다각형 미러들에 저비용의 다른 메커니즘을 제공한다. 당업자는, 레이저 프린터로 고품질 이미지를 프린트하기 위해서, 감광 매체(예컨대, 회전 드럼)에 걸쳐 광선을 스캐닝 또는 스위핑하는 미러가 각각의 스캔 또는 스위프(sweep) 동안 같은 주기 및 같은 속도로 같은 경로를 따라가거나 스크라이빙한다는 것을 인식할 것이다. 각각의 스캔 또는 스위프마다 시간과 위치를 맞추어 반복하는데 실패하는 것을 지터라 한다. 비틀림 힌지 또는 검류계 미러들은 음속의 10배 내의 미러 팁 스피드를 갖는 높은 Q 공진 스캐닝 발진기이다. 이런 스피드에서, 공기 저항은 미러에 대한 일차적인 에너지 방출 메커니즘(드래그)이다. 회전식 미러 근방에서의 공기 전류 또는 공기 밀도 파동은 회전 진폭에서 저 주파수 변 동을 생성한다. 이들 진폭 변동은 스캔 빔에서 저 주파수 지터를 발생시키고, 이는 다음에 고품질 프린팅된 이미지에 아티팩트(artifact)를 생성한다. 빔 위치 센서는 원하는 속도 프로파일로부터의 편차 및/또는 빔 지터의 크기에 비례하는 오차 신호를 발생시키는데 이용될 수 있다. 일반적 PI(Proportional plus Integral) 또는 유사 제어기에 관련된 이들 오차 신호는 구동 메커니즘에 대한 전력을 결정하고, 진폭 변동을 억제하고, 빔 스위프에서의 변동을 감소시킨다. 그러나, 불행히도, 검류계 또는 비틀림 힌지 미러는 스캔된 빔을 생성하는 발진 또는 회전 모드와는 다른 진동 모드를 가진다. 따라서, 제어 또는 피드백 루프가 미러의 비회전 모드를 여기시키는 구동 메커니즘의 주파수 성분의 변화를 발생시키는 경우, 바람직하지 않은 진동 모드가 여기될 수 있다. 일부 진동 모드의 여기는 빔 이동을 발생시켜, 이어서 심지어 더 큰 오차 신호를 발생시킬 수 있다. 피드백 루프는 구동 보정(drive correction)을 더 증가시킴으로써 이런 더 큰 신호를 억제하려고 노력할 수 있는데, 이는 또한 오차를 더 악화시킨다. 이런 불안정한 프로세스는 바람직하지 않은 모드를 증폭시키거나 펌핑(pumping)하고, 제어된 시스템은 발진 또는 심지어 발산할 수 있다. 실제로, 이 문제는 오차 신호에서의 발진 및 높은 비례 루프 이득 설정에서의 미러 지터로서 관측된다.

따라서, 회전 진폭 안정화를 갖는 저비용의 비틀림 힌지 스캐닝 시스템이 유익할 것이다. 이런 시스템은 동작 시스템의 현존하는 구조체에 최소한의 변형을 가하여 구현될 수 있는 경우 훨씬 더 유익할 것이다.

상술된 지터 및 안정성 문제에 대한 해법은 본 발명에 의해 구동 필드(drive field)를 생성하는 토크에 비대칭성, 또는 미러 질량 균형에 비대칭성을 발생시킴으로써 처리된다. 이런 비대칭성은 일차적인 회전 또는 발진과 함께 약간의(slight) 측방향 미러 이동을 도입시키는데, 이는 위치 센서에 의해 생성된 오차 신호를 변화시켜, 실제로 제어기 시스템에 의한 바람직하지 않은 모드의 증폭 또는 펌핑을 감소시키기에 충분하다. 결과적으로, 미러의 이동이 안정화되고, 바람직하지 않은 진동 모드의 증폭이 방지된다. 보다 구체적으로, 약간의 측방향 이동은 스캔 빔 속도 프로파일에 영향을 거의 주지 않지만, 낮은 지터 및 높은 비례 이득 값을 갖는 폐루프 제어를 허용한다. 따라서, "약간의" 측방향 이동은 실세계 시스템과 환경적 외란을 제어하도록 충분한 여지를 남긴다.

이를 달성하기 위해, 본 발명은 비틀림 힌지 미러 등의 비틀림 힌지 장치의 회전 이동을 안정화시키기 위한 장치 및 방법을 포함한다. 발진 어셈블리 장치 및 방법은 예컨대, 피봇 축을 따라 신장하는 비틀림 힌지에 의해 지지되는 미러 등의 피봇팅 장치를 포함한다. 구동 메커니즘은 구동 신호에 응답하여 피봇팅 장치를 피봇 축을 중심으로 하여 속도 프로파일을 결정하는 선택된 속도 및 진폭으로 발진시킨다.

하지만, 본 발명에 따른 발진 어셈블리는 수 마이크로미터 크기 정도의 측방향 이동을 의도적으로 발생시키는 선택된 비대칭 특징들을 포함한다. 이에 따라서, 피봇팅 장치의 위치를 주기적으로 모니터링하고 모니터링된 위치를 나타내는 신호를 생성하도록 센서를 위치시킨다. 제어 또는 피드백 회로가 센서에 접속되어, 위치 신호를 수신하고 선택된 속도 프로파일의 진폭 및 스피드로 유지시킬 구동 신호의 파라미터를 결정한다. 제어 회로는 구동 신호 파라미터를 전원에 제공하고, 다음에 이것은 결정된 파라미터를 갖는 구동 신호를 생성한다.

일 실시예에 따르면, 측방향 이동을 발생시키는 선택된 비대칭적 특징은 피봇팅 장치의 질량 중심이 피봇 축으로부터 오프셋되도록 피봇팅 장치를 비대칭적으로 제조하는 것이다.

제2 실시예에 따르면, 구동 메커니즘은 측방향 이동을 일으키는 성분을 가진피봇팅 장치상에 비대칭적 또는 비균형적 토크를 발생하도록 구성된다. 예로서, 구동 메커니즘의 한 가지 유형은 예컨대, 미러 등의 비틀림 힌지 피봇팅 장치에 장착된 하나 이상의 영구 자석과 상호작용하는 하나 이상의 전자기 코일을 사용하는 것이다. 통상적으로, 앞뒤로의 발진을 일으키는 자력에 의해 생성된 인가된 토크가 균형을 이루도록 자석을 장착하기 위해서는 주의가 요구된다. 하지만, 본 발명의 이 실시예에 따르면, 토크가 비균형을 이루게 하고(즉, 비대칭적임), 약간의 측방향 이동 또한 발생시키도록 영구 자석을 의도적으로 위치시킨다.

상기에서는 이후의 본 발명의 상세한 설명을 보다 잘 이해하기 위해 다소 광범위하게 본 발명의 특징과 기술적 장점에 대해 설명하였다. 본 발명의 추가적 특징 및 장점은 이하에 기술될 것이며, 본 발명의 청구항의 대상을 형성한다. 당업자는 개시된 개념 및 특정 실시예가 본 발명의 동일한 목적을 수행하기 위한 다른 구조 또는 프로세스를 설계 또는 수정하기 위한 기초로서 쉽사리 이용될 수 있음을 인식해야 한다. 또한 이런 동등한 구조는 본원에 상술된 본 발명의 범위 내에서 당업자가 실현해야 한다.

본 발명과 본 발명의 장점에 대한 보다 완벽한 이해를 위해, 첨부된 도면에 관련하여 취해진 하기의 상세한 설명을 참조한다.

도 1은 본 발명의 교시로부터 이익을 얻을 수 있는 스캐닝 미러 등의 비틀림 힌지 스캐닝 시스템의 간략도.

도 2는 도 1의 시스템에 이용되기 적합한 구동 및 피드백 회로의 블록도.

도 3A, 도 3B, 및 도 3C는 도 1의 시스템의 피드백에 이용되는 한 쌍의 센서에 의해 생성되는 신호들과, 발진 비틀림 힌지 장치의 각도 또는 위치를 나타내는 그래프.

도 4A, 도 4B, 및 도 4C는 측방향 이동이 회전 축에 수직이며 장치의 표면에 법선인 축에 수직인 방향으로 장치의 질량의 중심의 오프셋됨에 의해 발생되는 본 발명의 제1 실시예를 예시.

도 5는 장치의 질량의 중심이 회전 축에 수직이며 장치의 표면에 법선인 축을 따라 오프셋되는 제2 실시예를 예시.

도 6A 및 도 6B는 장치의 구동 중심이 장치의 회전 중심에 대하여 오프셋되는 제3 실시예를 예시.

이제 바람직한 실시예들의 구성 및 이용에 대해 이하에 상세히 기술한다. 하지만, 본 발명은 매우 다양한 특정 문맥으로 실시될 수 있는 수많은 적용가능한 창조적 개념을 제공한다. 기술된 특정 실시예는 단지 본 발명을 구성하고 이용하는 특정 방식에 대한 단순한 예시이며, 본 발명의 범위를 제한하지는 않는다.

도 1을 참조해 보면, 본 발명의 교시에서 이익을 얻는 비틀림 힌지 피봇팅 장치의 간략화된 시스템도가 예시되어 있다. 예시된 시스템은 프린터 "구동 엔진" 으로서 공진 비틀림 힌지 미러를 이용하는 레이저 프린터이다. 도시된 프린터 시스템은 예시적인 실시예에서 미러인 공진 스캐닝 장치(10)를 포함한다. 스캐닝 장치(10)는 스캐닝 장치, 즉 미러(10) 등의 피봇팅 장치에 구동 토크를 인가함으로써 구동된다. 다양한 기술 또는 구동 메커니즘(12)이 구동 토크를 생성하는데 이용될 수 있지만, 이하의 상세히 기술할 특별히 적합한 한 가지 구동 기술은 도 6A 및 도 6B에 상세히 도시된 바와 같이, 미러(10)의 동작 후면에 장착되는 영구 자석과 인접한 전자기 코일(12b)과의 상호작용이다.

당업자에 의해 인식되는 바와 같이, 레이저 프린터는 회전식 미러(10)의 반사면으로 전달되는 소스(16)로부터의 광선(14)을 포함한다. 회전식 미러(10)는 양쪽 화살표(18)에 의해 지시된 바와 같이 앞뒤로 발진 또는 회전하여 감광 드럼 등의 감광 매체(20)상에, 참조 부호(14a, 14b, 및 14n)로 지시된 스위핑 광선을 생성한다. 또한, 광 빔 센서가 포함되는데, 바람직하게는 반사 광선(14a 내지 14n)이 공지된 위치에 고정된 광 빔 센서 및 센서들을 지날 때마다 와이어 쌍(24a 및 24b)에 신호 펄스를 제공하는 한 쌍의 광 빔 센서(22a 및 22b)가 포함된다. 와이어 쌍(24a 및 24b)상의 신호 펄스가 모니터 및 제어 회로에 제공되며, 모니터 및 제어 회로는 이들 신호를 이용하여 미러 회전의 회전 진폭을 유지하고 안정화하기에 필 요한 구동 펄스의 파라미터(예컨대, 개시 시간 및 지속기간)를 결정한다. 구동 메커니즘(12)이 자기인 경우, 예시된 예에서, 전원이 모니터링되고 제어 회로(26)는 결정된 파라미터에 응답하여 구동 펄스를 생성할 것이며, 구동 펄스는 접속 와이어(28)를 통해 자기 코일에 공급된다. 하지만, 본 발명에 따르면, 구동 토크의 인가 또는 비틀림 힌지 장치에 대해 비대칭적 특징을 도입시킨다. 이 비대칭성은 앞뒤로의 회전 또는 발진 이동에 더하여 비틀림 힌지 장치에 대해 약간의 측방향 이동을 의도적으로 도입시킨다. 측방향 이동은 일차적인 회전 이동 각도 각각마다 약 ±1 마이크로미터보다 크지 않아야 하며, 바람직하게는 일차적인 회전 이동 각도 각각마다 약 ±0.5 마이크로미터보다 크지 않아야 한다. 당업자가 인식할 수 있는 바와 같이, 측방향 이동은 물론 감광 드럼(20)에 걸쳐 광선(14a 내지 14m)의 이동을 변경하거나 이동에 영향을 미칠 것이다. 이런 이동은 회전 이동의 상부에 약간의 해먹 스타일 스윙(slight hammock style swing)을 일으켜, 광 빔 속도 프로파일에 약간의 변화를 일으킬 것이다. 이들 변화는 스캔마다 재현가능하여, 지터가 발생되지 않는다. 지터는 속도 프로파일이 시간에 따라 변하는 경우에만 발생될 것이다. 본 발명의 목적상, 발진 미러의 속도 프로파일은 도입된 측방향 이동으로 인해 약 ±0.06% 보다 많이 변화되어서는 안 되며, 바람직하게는 약 ±0.03% 보다 많이 변화되어서는 안 된다.

상술된 바와 같이, 모니터 및 제어 회로(26)는 센서(22a 및 22b)로부터 신호 펄스를 수신하고, 이들 펄스를 이용하여 발진 장치를 정확환 회전 진폭으로 유지한다. 도 2를 참조해 보면, 이런 안정화된 피드백, 또는 모니터 및 제어 회로의 개 략적인 기능적 폐루프의 블록도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 원하는 발진 주파수와 진폭을 유지시키는 베이스 구동 명령 또는 신호가 주기적으로 입력(30)에 제공된다. 입력(30)상의 베이스 구동 신호는 공지된 주파수 및 공지된 검출기 위치에 대한 디폴트 값이다. 기초 신호는 빔 검출기(22a 및 22b)로부터의 펄스들의 예측된 타이밍으로부터의 시간 편차를 나타내는 라인(34)상의 오차 신호 입력과 노드(32)에서 결합된다. 라인(36)상의 결과적인 신호가 비례 보정(K_P) 회로(38;proportional correction circuitry), 및 적분 보정(K_I) 회로(40;integral correction circuitry)에 공급된다. K_P 및 K_I 회로의 출력은 노드(42)에서 결합되어, 듀티 사이클 회로(44)에 전송되며, 듀티 사이클 회로는 보정된 신호를 수신하여 발진 장치(예컨대, 미러)의 속도 프로파일을 보정하기 위해 필요한 대로 듀티 사이클을 변경한다. 발진 장치의 속도 프로파일을 보정하기 위해 다른 파라미터를 변경할 수 있지만, 영구 자석-자기 코일 구동 배치를 어셈블리에 토크를 제공하는데 이용하는 경우, 일정한 진폭 구동 펄스의 지속기간 또는 듀티 사이클을 변경하는 것이 특히 효과적이라고 알려져 있었다. 따라서, 도시된 바와 같이, 발진 장치의 속도 프로파일에서의 변화에 응답하는 듀티 사이클 및 공지된 개시 시간을 갖는 구동 펄스가 일 실시예에 따르면 전자기 코일인 구동 메커니즘(12)에 제공된다. 따라서, 완벽한 세계에서, 및 박스(46)에 의해 지시된 공진 비틀림 힌지 장치의 역학의 결과로서, 공진 장치는, 라인(30)상의 베이스 구동 펄스가 전자기 코일에 공급되는 한, 공지된 공진 주파수, 및 반복가능한 스피드 또는 속도 프로파일로 작동 을 계속할 것이다. 그러나, 불행히도 상술된 바와 같이, 공기 전류 및 진동 등의 다른 요인들이 바람직하지 않은 힘을 비틀림 힌지 장치에 인가시킴으로써, 비틀림 힌지 장치의 속도 프로파일 또는 이동에 지터 또는 스캔 방향 변동을 일으킨다. 이 스캔 속도 변동은 "불량(bad)" 역학으로 표기된 박스(48)로 나타낸다. 따라서, 노드(50)에서 도시된 바와 같이, 박스(46)에 의해 나타난 장치 역학과 "불량" 역학(48)의 결합은 펄스가 센서(22a 및 22b)에 의해 생성되는 시각, 및 속도 프로파일에서의 변화를 가져온다. 하지만, "불량" 역학에 의한 이들 스캐닝 속도 변화는 또한 피드백 루프를 설계한 것과는 다른 주파수의 주파수 성분을 갖는 오차 신호를 생성할 수 있다. 따라서, 피드백 루프가 통상적으로 변화를 올바르게 보상할 수는 있지만, 반사된 또는 엘리어싱된 데이터 신호가 또한 피드백 루프의 제어 대역폭의 영역에 속할 수 있다. 이런 엘리어싱된 데이터 신호는 문제를 감소 또는 상쇄시키기 보다는 오히려 지터 문제를 악화시키는 구동 신호의 변화를 일으킬 수 있다.

도 3A, 도 3B, 및 도 3C는 이런 문제를 예시하는 것을 돕는다. 도 3A 내지 도 3C 각각은 시간을 그래프의 수평 축(52)으로서 도시한다. 도 3A의 수직 축(54)은 발진 장치의 회전 각도를 나타낸다. 따라서, 도시된 바와 같이, 도 3A의 곡선(56)은 공진 비틀림 힌지 장치의 각도 위치가 시간에 따라 어떻게 변하는지를 예시한다. 도 3A의 수직 축(54)은 또한 센서(22a)와 센서(22b)가 펄스를 생성하는 광선의 각도 위치를 예시한다. 따라서, 발진 장치의 각도 위치를 나타내는 정현파 곡선(56)의 각각의 피크(최대 및 최소)에 대해, 센서(22a 및 22b)에 의해 각각 생성되는 한 쌍의 펄스가 존재하며, 각각은 참조 부호(58a 및 58b)와 참조 부호(60a 및 60b)로 표시된다. 도 3B는 센서(20a)에 의해 생성되는 펄스를 예시하고, 도 3C는 센서(20b)에 의해 생성되는 펄스를 예시한다.

상술된 바와 같이, 본 발명은 의도적으로 발진 장치에 비대칭성을 설계함으로써, 공진 발진 장치의 이동 시에 측방향 이동을 의도적으로 도입함으로써 이들 문제점을 해결한다. 따라서, 도 4A, 도 4B, 및 도 4C에 도시된 제1 실시예에 따르면, 전자기 코일과 상호작용하는 단일 영구 자석에 의해 구동되는 비틀림 힌지 미러의 질량 중심을 오프셋하기 위한 한 가지 기술이 개시된다. 도 4A를 참조해 보면, 대칭적으로 규형잡힌 비틀림 힌지 미러 장치(60)의 후면 및 측면이 예시되어 있다. 도시된 바와 같이, 미러 장치(60)는 반사 부(62), 지지 부(64), 및 힌지 층(66)을 포함한다. 힌지 층(66)은 피봇 축(70)을 중심으로 회전하는 한 쌍의 비틀림 힌지(68a 및 68b)를 규정한다. 또한, 도시된 바와 같이, 피봇 축(70)에 중심을 두고 있는 영구 자석(72)이 제공된다. 따라서, 반사 부(62), 지지 부(64), 및 힌지 층(66)이 대칭적임을 인식할 것이다. 또한, 영구 자석(72)은 피봇 축(70)에 중심을 두고 있기 때문에, 결합 구조체의 질량 중심이 회전 시 피봇 축에 중심을 두게 된다.

하지만, 도 4B를 참조해 보면, 영구 자석(72a)이 두 개의 화살표(76)에 의해 표시된 선택된 거리만큼 법선 또는 축(74)으로부터 오프셋되거나 위치설정되어 있다는 것을 제외하면, 결합 미러 구조체(60a)는 도 4A의 결합 구조체(60)와 동일한 것으로 보인다.

오프셋된 영구 자석(72a)에 의해 결합 구조체(60a)의 질량 중심이 오프셋된 다는 것을 인식할 것이다. 이런 오프셋된 질량 중심에 의해 의도적인 측방향 이동을 공진 발진 장치의 일차적인 회전 이동에 추가하게 된다. 이런 측방향 이동은 비틀림 힌지 장치의 선택된 속도 프로파일의 변화이며, 그 변화는 선택된 속도 프로파일에 대해 약 ±0.06%보다 크지 않도록 제한되어야 하며, 바람직하게는 ±0.03%를 넘지 않아야 한다.

또한, 도 4C의 결합 구조체(60b)는, 반사 부(62)와 지지 부(64)가 힌지 층(66)에 대해 오프셋되어 있다는 것을 제외하면, 도 4A의 구조체(60)와 동일하다. 이런 실시예에서, 영구 자석(72)은 피봇 축(70)에 여전히 중심을 두고 있지만, 완전한 결합 구조체의 질량 중심은 피봇 축으로부터 오프셋될 것이다.

또한, 도 5의 구조체(60c)는, 질량의 중심이 피봇 축(70)으로부터 멀어진 법선 또는 축(74)을 따라 오프셋되어 있다는 것을 제외하면, 도 4A의 구조체(60)와 동일하다. 이는 영구 자석(72b)의 두께를 변경함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 자석 두께를 증가시키면, 질량의 중심이 화살표(78a)의 방향으로 피봇 축(70)으로부터 멀리 이동할 것이다. 이에 반해, 자석 두께를 감소시키면, 질량의 중심은 화살표(78b)를 따라 회전 축으로부터 멀리 이동할 것이다. 또한, 이런 비대칭성은 비틀림 힌지 장치의 다른 구성요소 중 임의 것의 두께 또는 밀도를 변경함으로써 달성될 수도 있음을 인식해야 한다.

도 6A 및 도 6B는 발진 미러의 비대칭성을 발생시키는 다른 실시예를 예시한다. 도 6A 및 도 6B는 도 4A의 대칭 구조체(60)를 이용하여 예시된다. 추가로, 도 4A의 구조체(60)는 영구 자석(72)과 상호작용하여 구조체(60)상에 회전 토크를 일으키는 자기 구동 메커니즘(80)으로 도시된다. 또한, 도 6A에서는 미러 구조체(60)가 그 수직 축(즉, 법선)(74)이 자기 코어 암(82a 및 82b) 사이에서 균등하게 이격되도록 위치되어 있음을 알 수 있다. 따라서, 코어 암(82a 및 82b)이 계속적으로 북극과 남극을 제공하도록 교대하여 전환될 때, 영구 자석(72)과의 자기적 상호작용은 그 피봇 축(70)을 중심으로 미러 구조를 발진시키는 자력을 제공할 것이다. 하지만, 도 6B에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 비틀림 힌지 구조(60c)는 법선, 즉 축(74)이 코어 암(82a)에 근접하고 자기 코어 암(82b)으로부터는 멀리 떨어지도록 위치된다. 코어 암의 상대적 위치에서의 이런 오프셋으로 인해 구조체(60c)상에 비대칭적 자력이 인가됨으로써, 이어서 의도적인 측방향 이동이 발생될 것이다.

본 발명과 본 발명의 장점을 상세히 기술하였지만, 다양한 변화, 대체, 및 변경들이 첨부된 청구항에 정의된 본 발명의 범위 및 정신 내에서 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.

또한, 본 출원의 범위는 본 명세서에 기술된 공정, 기계, 제조, 물질의 합성, 수단, 방법, 및 단계들의 특정 실시예에 한정되는 것으로 의도되지 않는다. 당업자는 본 발명의 개시로부터, 본원에 기술된 대응하는 실시예와 실제로 동일한 기능을 수행하거나 실제로 동일한 결과를 달성하는, 현존하거나 이후에 개발될 공정, 기계, 제조, 물질의 합성, 수단, 방법, 또는 단계들이 본 발명에 따라 이용될수 있음을 인식할 것이다. 따라서, 첨부된 청구항은 이런 공정, 기계, 제조, 물질의 합성, 수단, 방법, 또는 단계들의 범위를 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (14)

1. 비틀림 힌지 스캐닝 시스템으로서,

   피봇 축을 따라 놓인 한 쌍의 비틀림 힌지에 의해 지지되는 피봇팅 장치와, 선택된 속도 프로파일에 따라 상기 피봇팅 축을 중심으로 상기 피봇팅 장치를 발진시키기 위한 구동 신호에 응답하는 구동 메커니즘을 포함하는 발진 어셈블리-상기 스캐닝 시스템은 상기 장치의 일차적인 발진으로 인해 측방향 이동을 발생시키는 비대칭적 특징을 포함함-와;

   상기 피봇팅 장치의 위치를 감지하고 상기 감지된 위치를 나타내는 신호를 생성하기 위한 감지 장치와;

   상기 감지된 위치를 나타내는 상기 신호를 수신하도록 접속되며, 상기 속도 프로파일을 유지하는데 필요한 상기 구동 신호의 파라미터를 결정하기 위한 제어 회로

   를 포함하는 비틀림 힌지 스캐닝 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 피봇팅 장치의 질량의 중심은 상기 피봇 축에 대해 오프셋되어 있는 비틀림 힌지 스캐닝 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 구동 메커니즘은 상기 피봇팅 장치에 비균형의 회전 토크를 발생시켜, 상기 측방향 이동을 일으키는 비틀림 힌지 스캐닝 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 구동 메커니즘은 상기 발진 어셈블리에 장착된 영구 자석과, 상기 영구 자석과 상호작용하여 상기 발진 어셈블리에 회전 토크를 발생시키는 전자기 코일을 포함하고, 상기 구동 신호는 상기 전자기 코일에 인가되는 선택된 지속기간의 전압 펄스인 비틀림 힌지 스캐닝 시스템.
5. 제4항에 있어서,

   상기 영구 자석의 질량의 중심은 상기 피봇 축에 대해 오프셋되어 있는 비틀림 힌지 스캐닝 시스템.
6. 제4항에 있어서,

   상기 발진 장치에 장착된 상기 영구 자석 쪽으로 상기 전자기 코일에 의해 생성된 자속 선들을 안내하기 위한 한 쌍의 암을 갖는 자기 코어를 더 포함하고, 상기 자기 코어는 상기 영구 자석에 대해 비대칭적으로 위치되는 비틀림 힌지 스캐닝 시스템.
7. 제1항에 있어서,

   상기 측방향 이동은 일차적인 회전 이동 각도 각각에 대해 약 ±1 마이크로미터 보다 크지 않는 비틀림 힌지 스캐닝 시스템.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 발진 어셈블리는 비틀림 힌지 미러인 비틀림 힌지 스캐닝 시스템.
9. 비틀림 힌지 장치의 회전 이동을 안정화시키기 위한 방법으로서,

   피봇 축을 따라 놓인 비틀림 힌지들에 의해 지지되는 피봇팅 장치를 제공하는 단계,

   구동 신호에 응답하여 선택된 속도 프로파일에 따라 상기 피봇 축을 중심으로 상기 피봇팅 장치를 발진시키는 단계,

   상기 발진 장치에 측방향 이동을 도입시키는 단계;

   상기 발진 장치의 위치를 감지하고 상기 위치를 나타내는 신호를 생성하는 단계;

   상기 생성된 신호를 수신하여 상기 속도 프로파일을 유지하는데 요구되는 구동 신호를 계산하는 단계, 및

   상기 구동 신호를 생성하는 단계

   를 포함하는 비틀림 힌지 장치의 회전 이동 안정화 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 측방향 이동을 도입시키는 단계는 상기 피봇 축에 대한 상기 피봇팅 장치의 균형성에 비대칭성을 제공하는 단계를 포함하는 방법.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기 측방향 이동을 도입시키는 단계는 상기 피봇팅 장치에 인가되는 구동 토크에 발진을 일으키는 비대칭성을 제공하는 단계를 포함하는 방법.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 장치의 상기 발진은 상기 발진 장치에 장착된 적어도 하나의 영구 자석과 구동 신호를 수신하는 전자기 코일의 상호작용으로부터 기인하며, 상기 비틀림 힌지 장치에 상기 영구 자석을 상기 피봇팅 축에 대해 비대칭적으로 장착하는 단계를 더 포함하는 방법.
13. 제9항에 있어서,

    상기 도입된 측방향 이동은 일차적인 회전 이동 각도 각각마다 약 ±1 마이크로미터보다 크지 않은 방법.
14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 비틀림 힌지 장치는 미러인 방법.

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